CN110737075A - 一种高像素大光圈全玻运动dv镜头 - Google Patents

一种高像素大光圈全玻运动dv镜头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高像素大光圈全玻运动DV镜头，所述运动DV镜头包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第一透镜到第六透镜均为玻璃球面透镜，所述第一透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜是双凹负光焦度透镜，所述第三透镜是双凸正光焦度透镜，所述第四透镜是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜为凹凸负光焦度透镜，所述第六透镜为双凸正光焦度透镜。本发明提供的高像素大光圈全玻运动DV镜头实现了1300万像素分辨率、F2.4光圈和匹配1/3英寸图像传感器。

Description

一种高像素大光圈全玻运动DV镜头
技术领域
本发明属于光学镜头技术领域，尤其涉及一种高像素大光圈全玻运动DV镜头。
背景技术
近年来，随着光学技术及图像处理技术的飞速发展以及人类生活需求的变化，市面上涌现了一大批满足不同使用场景、不同规格、不同种类的光学镜头。为满足人们体验高速极限运动时摄像与录影的需求，出现了运动DV镜头，具有体积小、易携带、近距离拍摄的特点。
目前市场上的运动DV镜头大都只满足500万到800万像素分辨率，镜头F数大都大于2.6，镜头的设计采用6片或7片玻璃球面镜片的结构，充分发挥了玻璃球面镜片易于加工的特点。如公开号为CN106772947A的中国专利文献公开了一种大相面运动DV镜头，包括从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述第一透镜为凸凹负光焦度玻璃球面透镜，所述第二透镜为双凹负光焦度玻璃球面透镜，所述第三透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，所述第四透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，所述第五透镜为双凹负光焦度玻璃球面透镜；所述第六透镜为平凸正光焦度玻璃球面透镜，所述第七透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜。如公开号为CN207586520的中国专利文献公开了一种运动DV光学镜头，所述运动DV光学镜头由外至内依次设置第一球面凸透镜、第二球面凸透镜、第三球面凹透镜、第四球面凹透镜、第五球面凸透镜以及第六球面凸透镜，所述第一球面凸透镜、所述第二球面凸透镜、所述第三球面凹透镜、所述第四球面凹透镜、所述第五球面凸透镜以及所述第六球面凸透镜的中心位于同一水平直线上；所述第一球面凸透镜的外径为15.5mm，所述第二球面凸透镜和所述第三球面凹透镜的外径均为8mm，所述第四球面凹透镜与所述第五球面凸透镜通过胶水连接在一起，所述第六球面凸透镜与所述第二球面凸透镜相抵接。
但这些镜头普遍存在分辨率较低、光圈较小的不足。在户外环境较为恶劣的情况下，镜头光圈较小导致捕获图像时需要更长的曝光时间，无法很好的满足极限运动爱好者抓拍的需求；分辨率较低导致所捕获的图像和录制的视频细节表现能力较差。
市场上也有少部分运动DV镜头采用了塑料非球面镜片，可以实现千万像素，F2.0大光圈，分辨率高且所需曝光时间短，但塑料非球面镜片开模费用较高，与球面镜片相比，环境稳定性较差，在高温或低温环境下，塑料非球面镜片的成像质量可能会下降。
由此可见，目前市场上能够达到1300万像素分辨率、F2.4光圈、匹配1/3英寸图像传感器且采用六片全玻璃镜片结构的运动DV镜头几乎没有。因此亟待开发一款1300万像素、F2.4光圈、匹配1/3英寸图像传感器的全玻运动DV镜头来填补市场空缺。
发明内容
本发明公开了一种高像素大光圈全玻运动DV镜头，实现了1300万像素分辨率、F2.4光圈和匹配1/3英寸图像传感器。
本发明所采取的技术方案为：
一种高像素大光圈全玻运动DV镜头，所述运动DV镜头包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第一透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜是双凹负光焦度透镜，所述第三透镜是双凸正光焦度透镜，所述第四透镜是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜为凹凸负光焦度透镜，所述第六透镜为双凸正光焦度透镜。
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为玻璃球面透镜。
进一步的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别与整个镜头满足如下条件式：
2.0<|f1/f|<6.0；
1.0<|f2/f|<4.0；
1.7<|f3/f|<5.5；
0.5<|f4/f|<3.5；
1.0<|f5/f|<4.0；
2.5<|f6/f|<7.0；
其中，f为整个镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5和f6分别对应第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。
进一步优选的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别与整个镜头满足如下条件式：
3.4<|f1/f|<3.9；
2.0<|f2/f|<2.2；
2.35<|f3/f|<2.6；
1.3<|f4/f|<1.5；
1.8<|f5/f|<2.1；
3.9<|f6/f|<4.3；
其中，f为整个镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5和f6分别对应第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。在此范围内优化得到的结果MTF曲线更接近衍射极限，点列图尺寸更小。
更进一步的，所述第四透镜与第五透镜胶合形成胶合透镜，所述胶合透镜与整个镜头满足如下条件式：
5.5<|fe/f|<6.5；
其中，fe为胶合透镜的焦距。
进一步的，所述第一透镜至第六透镜的焦距、折射率和曲率半径满足以下条件：
-15<f1<-5 1.5<n1<1.8 10<R1<20 3<R2<5
-6.5<f2<-3 1.5<n2<1.75 -35<R3<-15 3<R4<5
5<f3<7.5 1.75<n3<2 5.5<R5<7.5 -65<R6<-40
2.5<f4<6.5 1.55<n4<1.75 15<R7<35 -3.5<R8<-1.5
-3.5<f5<-6.5 1.75<n5<2.05 -3.5<R9<-1.5 -7.5<R10<-5.5
9.5<f6<12.5 1.65<n6<1.95 10<R11<18 -30<R12<-20
其中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负；
其中，f1至f6分别对应于所述第一透镜至第六透镜的焦距；n1至n6分别对应于所述第一透镜至第六透镜的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11分别对应于所述第一至第六透镜靠近物方一面的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12分别对应于所述第一至第六透镜远离物方一面的曲率半径。
进一步优选的，所述第一透镜至第六透镜的焦距、折射率和曲率半径满足以下条件：
其中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负；
其中，f1至f6分别对应于所述第一透镜至第六透镜的焦距；n1至n6分别对应于所述第一透镜至第六透镜的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11分别对应于所述第一至第六透镜靠近物方一面的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12分别对应于所述第一至第六透镜远离物方一面的曲率半径。
所述运动DV镜头的总长小于22.5mm、视场角大于150°和匹配1/3英寸图像传感器。
本发明使用6片玻璃球面透镜形成6片式光学结构，简化了光学镜头的结构和减轻光学镜头的重量。并且通过合理布局透镜及选择光学材料，所得到的结果成像质量良好，成本较低，能够实现1300万像素、F2.4的最大光圈，匹配1/3英寸图像传感器，总长小于22.5mm，视场角大于150°等指标。
本发明的有益效果是，利用6片式全玻璃球面透镜结构，实现了1300万像素、F2.4的最大光圈，匹配1/3英寸图像传感器，总长小于22.5mm，视场角大于150°的高像素大光圈全玻运动DV镜头。解决了市场上现有全玻结构的运动DV镜头普遍存在的分辨率较低、光圈较小的不足，以及玻塑混合的运动DV镜头成本较高，稳定性较差的不足。
附图说明
图1是实施例1中高像素大光圈全玻运动DV镜头的光学系统示意图；
图2是实施例1中高像素大光圈全玻运动DV镜头的MTF曲线图；
图3是实施例1中高像素大光圈全玻运动DV镜头的点列图；
图4是实施例2中高像素大光圈全玻运动DV镜头的光学系统示意图；
图5是实施例2中高像素大光圈全玻运动DV镜头的MTF曲线图；
图6是实施例2中高像素大光圈全玻运动DV镜头的点列图；
图7是实施例3中高像素大光圈全玻运动DV镜头的光学系统示意图；
图8是实施例3中高像素大光圈全玻运动DV镜头的MTF曲线图；
图9是实施例3中高像素大光圈全玻运动DV镜头的点列图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1、图4和图7所示，分别为实施例1-3提供的高像素大光圈全玻运动DV镜头的光学系统示意图，高像素大光圈全玻运动DV镜头包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜。其中，第一透镜是凸凹负光焦度透镜，第二透镜是双凹负光焦度透镜，第三透镜是双凸正光焦度透镜，第四透镜是双凸正光焦度透镜，第五透镜为凹凸负光焦度透镜，第六透镜为双凸正光焦度透镜；第一透镜至第六透镜均为玻璃球面透镜；第四透镜与第五透镜为胶合组件。
具体地，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别与整个镜头满足如下条件式：
2.0<|f1/f|<6.0；
1.0<|f2/f|<4.0；
1.7<|f3/f|<5.5；
0.5<|f4/f|<3.5；
1.0<|f5/f|<4.0；
2.5<|f6/f|<7.0；
其中，f为整个镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5和f6分别对应第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。
第四透镜与第五透镜胶合形成胶合透镜，胶合透镜与整个镜头满足如下条件式：
5.5<|fe/f|<6.5；
其中，fe为胶合透镜的焦距。
实施例1
本实施例提供的高像素大光圈全玻运动DV镜头如图1所示。在本实施例提供的运动DV镜头的光学系统结构达到了以下光学指标：
焦距：f'＝2.60mm；
相对孔径：F＝2.4；
视场角：2w＝150°(匹配1/3英寸1300万像素图像传感器)；
光路总长小于22.5mm；
适用谱线范围：450-700nm。
第一透镜至第六透镜各个参数如下表所示：
其中，R为透镜表面中心半径大小，D为对应光学表面到下一光学表面于光轴上的距离，nd对应d光(波长587nm)的折射率；S1和S2为第一透镜的物方表面和像方表面，S3和S4为第二透镜的物方表面和像方表面，S5和S6为第三透镜的物方表面和像方表面，Stop面为光阑所在面，S7和S8为第四透镜的物方表面和像方表面，S8和S9为第五透镜的物方表面和像方表面，S10和S11为第六透镜的物方表面和像方表面。
图2为所述镜头MTF曲线图。从图2可知，中心视场在450线对大于0.2，边缘视场在250线对大于0.2，镜头具有良好的对比度。
图3为所述镜头点列图。从图3可知，中心视场点列图直径小于2.3um，边缘视场点列图直径小于2.3um，镜头具有较高的分辨率。
实施例2
本实施例提供的高像素大光圈全玻运动DV镜头如图4所示。在本实施例提供的运动DV镜头的光学系统结构达到了以下光学指标：
在本实施例中，由上述镜片组成的光学系统结构达到了以下光学指标：
焦距：f'＝2.51mm；
相对孔径：F＝2.4；
视场角：2w＝150°(匹配1/3英寸1300万像素图像传感器)；
光路总长小于22.5mm；
适用谱线范围：450-700nm。
第一透镜至第六透镜各个参数如下表所示：
其中，R为透镜表面中心半径大小，D为对应光学表面到下一光学表面于光轴上的距离，nd对应d光(波长587nm)的折射率；S1和S2为第一透镜的物方表面和像方表面，S3和S4为第二透镜的物方表面和像方表面，S5和S6为第三透镜的物方表面和像方表面，Stop面为光阑所在面，S7和S8为第四透镜的物方表面和像方表面，S8和S9为第五透镜的物方表面和像方表面，S10和S11为第六透镜的物方表面和像方表面。
图5为所述镜头MTF曲线图。从图5可知，中心视场在450线对大于0.2，边缘视场在250线对大于0.15，镜头具有良好的对比度。
图6为所述镜头点列图。从图6可知，中心视场点列图直径小于2.2um，边缘视场点列图直径小于2.3um，镜头具有较高的分辨率。
实施例3
本实施例提供的高像素大光圈全玻运动DV镜头如图7所示。在本实施例提供的运动DV镜头的光学系统结构达到了以下光学指标：
焦距：f'＝2.61mm；
相对孔径：F＝2.4；
视场角：2w＝150°(匹配1/3英寸1300万像素图像传感器)；
光路总长小于22.5mm；
适用谱线范围：450-700nm。
第一透镜至第六透镜各个参数如下表所示：
Figure BDA0002281137100000101
其中，R为透镜表面中心半径大小，D为对应光学表面到下一光学表面于光轴上的距离，nd对应d光(波长587nm)的折射率；S1和S2为第一透镜的物方表面和像方表面，S3和S4为第二透镜的物方表面和像方表面，S5和S6为第三透镜的物方表面和像方表面，Stop面为光阑所在面，S7和S8为第四透镜的物方表面和像方表面，S8和S9为第五透镜的物方表面和像方表面，S10和S11为第六透镜的物方表面和像方表面。
图8为所述镜头MTF曲线图。从图8可知，中心视场在450线对大于0.2，边缘视场在250线对大于0.15，镜头具有良好的对比度。
图9为所述镜头点列图。从图9可知，中心视场点列图直径小于2.1um，边缘视场点列图直径小于2.4um，镜头具有较高的分辨率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种高像素大光圈全玻运动DV镜头，其特征在于，所述运动DV镜头包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第一透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜是双凹负光焦度透镜，所述第三透镜是双凸正光焦度透镜，所述第四透镜是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜为凹凸负光焦度透镜，所述第六透镜为双凸正光焦度透镜。
2.根据权利要求1所述的高像素大光圈全玻运动DV镜头，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为玻璃球面透镜。
3.根据权利要求1所述的高像素大光圈全玻运动DV镜头，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别与整个镜头满足如下条件式：
2.0<|f1/f|<6.0；
1.0<|f2/f|<4.0；
1.7<|f3/f|<5.5；
0.5<|f4/f|<3.5；
1.0<|f5/f|<4.0；
2.5<|f6/f|<7.0；
其中，f为整个镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5和f6分别对应第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。
4.根据权利要求1所述的高像素大光圈全玻运动DV镜头，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别与整个镜头满足如下条件式：
3.4<|f1/f|<3.9；
2.0<|f2/f|<2.2；
2.35<|f3/f|<2.6；
1.3<|f4/f|<1.5；
1.8<|f5/f|<2.1；
3.9<|f6/f|<4.3；
其中，f为整个镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5和f6分别对应第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。
5.根据权利要求1-4任一所述的高像素大光圈全玻运动DV镜头，其特征在于，所述第四透镜与第五透镜胶合形成胶合透镜，所述胶合透镜与整个镜头满足如下条件式：
5.5<|fe/f|<6.5；
其中，fe为胶合透镜的焦距。
6.根据权利要求1所述的高像素大光圈全玻运动DV镜头，其特征在于，所述第一透镜至第六透镜的焦距、折射率和曲率半径满足以下条件：
-15<f1<-5 1.5<n1<1.8 10<R1<20 3<R2<5 -6.5<f2<-3 1.5<n2<1.75 -35<R3<-15 3<R4<5 5<f3<7.5 1.75<n3<2 5.5<R5<7.5 -65<R6<-40 2.5<f4<6.5 1.55<n4<1.75 15<R7<35 -3.5<R8<-1.5 -3.5<f5<-6.5 1.75<n5<2.05 -3.5<R9<-1.5 -7.5<R10<-5.5 9.5<f6<12.5 1.65<n6<1.95 10<R11<18 -30<R12<-20
其中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负；
其中，f1至f6分别对应于所述第一透镜至第六透镜的焦距；n1至n6分别对应于所述第一透镜至第六透镜的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11分别对应于所述第一至第六透镜靠近物方一面的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12分别对应于所述第一至第六透镜远离物方一面的曲率半径。
7.根据权利要求1所述的高像素大光圈全玻运动DV镜头，其特征在于，所述第一透镜至第六透镜的焦距、折射率和曲率半径满足以下条件：
Figure FDA0002281137090000021
其中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负；
其中，f1至f6分别对应于所述第一透镜至第六透镜的焦距；n1至n6分别对应于所述第一透镜至第六透镜的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11分别对应于所述第一至第六透镜靠近物方一面的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12分别对应于所述第一至第六透镜远离物方一面的曲率半径。
8.根据权利要求1所述的高像素大光圈全玻运动DV镜头，其特征在于，所述运动DV镜头的总长小于22.5mm、视场角大于150°和匹配1/3英寸图像传感器。
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